Расчет, выбор и обоснование посадок соединений

Smax = (t1 max + t2 max) – hmin = (6,2 +4,5)-9,91 = 0.79 мм

Smin = (t1 min + t2 min) – hmax = (6,0+4,3)-10 = 0.3 мм

 

Расчёт шпоночного соединения по длине шпонки

Длина шпонки l = 50h14

es = 0, IT = 0,62 мм                                                                               [1]

ei = es – IT = 0-0,62= -0,62 мм

lmax = l + es = 50+0 = 50 мм

lmin = l + ei = 50+(-0,62) = 49,38 мм

 

5.2.3.2. Длина паза вала L = 50H15

EI = 0, IT = 1,0 мм                                                                            [1]

ES = EI + IT = 0+1,0 = +1,0 мм

L max = L + ES =50+1,0= 51,0 мм

L min = L + EI = 50+0 = 50 мм

Определяем предельные зазоры в посадке:

Smax = L max – lmin = 51,0-49,38 = 1,62 мм

Smin = L min – lmax  = 50 - 50 = 0 мм

Определяем допуск посадки:

Ts = ITD+ITd = 1000+620 = 1620 мкм.

 

1.2.4. Выбор средства контроля  шпоночного соединения.

Глубину шпоночного паза измеряем глубиномером микрометрическим, ширину нутромером индикаторным, длину паза – штангенциркулем. Для контроля допусков параллельности и симметричности используем калибр шпоночный.

 

3. Выбор посадок для шлицевых соединений

 

Вместо шпоночного соединения назначаем прямобочное шлицевое соединение.

1.3.1. Обоснование выбора основных  параметров шлицевого соединения.

Т.к. шлицевое соединение передает небольшой крутящий момент, то выбираем шлицевое соединение средней серии.

Исходя из диаметра вала, выбираем соединение средней серии    [3],

где d – центрирование по наружному диаметру.

8 – число зубьев.

52 – внутренний диаметр

- посадка по внутреннему диаметру

58 – наружный диаметр

- посадка по наружному диаметру

8 – ширина зуба

- посадка по ширине зуба.

1.3.2. Определение предельных отклонений допусков сопряжений.

 

1.3.2.1. Рассчитываем предельные размеры  для сопряжения Ø .

Общий допуск  IT = 30 мкм                                                                 [1]

Верхнее отклонение ES = 30 мкм                                                       [1]

Нижнее отклонение EI = 0;                

 

Максимальный диаметр отверстия Dmax = D + ES = 52+0,03 = 52.03 мм

Минимальный диаметр отверстия  Dmin = D + EI = 52+0 = 52 мм

Общий допуск  IT = 43 мкм                                                                [1]

Верхнее отклонение es= -21.5 мкм                                                      [1]

Нижнее отклонение ei = es - IT  = 21.5 мкм

Максимальный диаметр вала dmax = d + es = 52+0.0215 = 52,0215 мм

Минимальный диаметр вала dmin = d + ei = 52+(-0.0215) = 51,9785 мм

Smax=Dmax – dmin = 52,030 – 51,9785 = 0.0515 мм

 

1.3.2.2. Рассчитываем предельные размеры для сопряжения Ø .

Общий допуск  IT = 46 мкм                                                                [1]

Верхнее отклонение ES = 30+46=76 мкм                                     [1]

Нижнее отклонение EI = 30 мкм;                

Максимальный диаметр отверстия Dmax = D + ES = 58+0,076 = 58,076 мм

Минимальный диаметр отверстия  Dmin = D + EI = 58+0,030= 58.030 мм

Общий допуск  IT = 30 мкм                                                                [1]

Верхнее отклонение es= 15 мкм                                                      [1]

Нижнее отклонение ei = -15 мкм

Максимальный диаметр вала dmax = d + es = 58+0,015 = 58.015 мм

Минимальный диаметр вала dmin = d + ei = 58+(-0.015) = 57,985 мм

Smax=Dmax – dmin = 58,076 – 57,985 = 0,091 мм

Smin=Dmin – dmax = 58.030 – 58,015 = 0,015 мм

 

1.3.2.3. Рассчитываем предельные размеры для сопряжения .

Общий допуск  IT = 58 мкм                                                              [1]

Верхнее отклонение ES = 58 мкм                         

Нижнее отклонение EI = 0;                                                              [1]

Bmax = B + ES = 8+0,058 = 8.058 мм

Bmin = B + EI = 8+0= 8.000 мм

Общий допуск  IT = 90 мкм                                                                   [1]

Верхнее отклонение es= -280 мкм                                                         [1]

Нижнее отклонение ei = es - IT  = -280–90= -370 мкм

bmax = b + es = 8+(-0,280) = 7.72 мм

bmin = b + ei = 8+(-0.370) = 7.63 мм

Smax=Bmax – bmin = 8,058 – 7,63 = 0.428 мм

Smin=Bmin – bmax = 8.000 – 7.72 = 0.280 мм

 

1.3.3. Обоснование выбора средств измерения.

Для контроля шлицевого соединения используем специальные калибр-пробку и калибр-скобу, которые представляют собой эталонные образцы сопрягаемых вала и ступицы колеса.

Для контроля допусков симметричности и параллельности используют головку индикаторную. 

2. ВЫБОР ПОСАДОК  РАСЧЕТНЫМ МЕТОДОМ

 

2.1 Расчет и выбор посадок  с натягом

 

Для расчета необходимого натяга в соединении воспользуемся формулой Лямэ:

,

где ,

Е=200000 МПа.

 

Необходимое условие работы соединения

,

где d=52 мм,

l=90 мм,

f=0.08,

Т=450,76 Нм,

k=2.

 

Из формул выражаем натяг

Nmin pacч = Pmin*d [(Cd/Ed) + (Cd /Ed)] =7.8*106*0,052*(0,2+0.15)/2 *1011 =0.007 мм.

NminF = Nmin расч + 5*(RaD + Rad )= 7+5*(1.25+0.8)=17,25 мкм

Nmax F = Nmax доп +u=42+17,25=59,25 мкм

 

Выбираем ближайшую посадку с натягом Ø52H7/р6.

 

3. РАСЧЕТ И ВЫБОР  ПОСАДОК ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ

 

3.1. Выбор и обоснование типа  подшипников.

 

В соответствии с расчетом диаметра вала под подшипником выбираем подшипник 210 ГОСТ 8338-81, подшипник шариковый радиальный однорядный с размерами:

 

d = 50 мм;

D = 90 мм;

B = 20 мм;

класс точности нормальный.

 

3.2. Вид нагружения колец подшипника.

 

Выбираем посадки внутреннего кольца подшипника на вал и наружного кольца в корпус.

Вращающимся элементом в узле является вал, поэтому внутреннее кольцо подшипника нагружено местно, и во избежание проскальзывания кольца относительно вала необходимо выбрать посадку с натягом.

Наружное кольцо подшипника установлено в корпус неподвижно, испытывает циркуляционное нагружение, и поэтому необходимо выбрать посадку с зазором.

3.3. Выбор посадок подшипниковых колец.

По ГОСТ 3325-85 табл.1,2:

Выбираем посадку внутреннего кольца Ø50 L0/k6.

Выбираем посадку наружного кольца Ø90 H7/l0.

 

 

 

3.4. Расчет предельных размеров  деталей, предельные и средние  натяги и зазоры в соединениях.

 

Определяем предельные отклонения среднего диаметра отверстия и среднего диаметра наружной цилиндрической поверхности:

 

d:

Верхнее отклонение ES = 0,

Нижнее отклонение EI = -12 мкм;

Наибольший предельный диаметр отверстия  L0max = L0 + ES = 50+0 = =50,000 мм,

Наименьший предельный диаметр отверстия L0min = L0 + EI = 50+           + (-0,012) = 49,988 мм.

 

D:

Верхнее отклонение es = 0,

Нижнее отклонение ei = -15 мкм;

Наибольший предельный диаметр вала  l0max = l0 + es = 90+0 = 90,000 мм,

Наименьший предельный диаметр вала l0min = l0 + ei = 90+(-0,015) =

=89,985 мм.

 

Определяем предельные отклонения и размеры вала Ø50k6:

Допуск на вал IT = 16 мкм,

Нижнее отклонение ei =  2 мкм,

Верхнее отклонение es = IT + ei = 16+2 =18 мкм;

Наибольший предельный диаметр вала dmax = d + es = 50+0,018 = 50,018 мм,

Наименьший предельный диаметр вала dmin = d + ei = 50+0,002 = 50,002 мм.

Определяем предельные натяги в посадке:

Nmax = dmax – L0min = 50,018-49,988 = 0,030 мм,

Nmin = dmin – L0max = 50,002-50,000 = 0,002 мм,

Nср. = (Nmax – Nmin)/2 = (0,030+0,002)/2 = 0,016 мм.

 

Определяем предельные отклонения отверстия Ø90H7:

IT = 35 мкм,

Нижнее отклонение EI = 0, 

Верхнее отклонение ES = IT + EI = 35+0 = 35 мкм;

Наибольший предельный диаметр отверстия Dmax = D + ES = 90+0,035 = =90,035 мм,

Наименьший предельный диаметр отверстия Dmin = D + EI = 90+0 =

= 90,000 мм.

 Опредедяем предельные зазоры в посадке:

Smax = Dmax – l0min = 90,035-89,985= 0,050 мм,

Smin = Dmin – l0max = 90,000-90,000 = 0,

Sср. = (Smax + Smin)/2 = (0,050+0)/2 = 0,025 мм.

3.5. Проверка наличия радиального  зазора в подшипнике

 

Для проверки в подшипнике качения радиального зазора рассчитаем увеличение зазора в посадке. Для этого проводят расчёт эффективного натяга для кольца, которое испытывает циркуляционное нагружение:

 

Nэф. =0,85·Nср. =0,85·0,016 = 0,0136 мм

 

Затем определяем диаметральную деформацию беговой дорожки кольца

 

∆d1 = Nэф.(d/d0) =0,0136 (50/60) = 0,011 мм

 

Приведенный внутренний диаметр кольца d0 =d+(D-d)/4 = 50+(90-50)/4 =60 мм

 

Тогда зазор в подшипнике Grпос после посадки с натягом

 

Gпос = Gr ср. - ∆d1  = 18 – 11 = 7 мкм 

 

Среднее значение предельного зазора  Gr ср. = (Gr min+ Gr max)/2 = (6+26)/2 =16 мкм.

 

Минимальное значение предельного зазора  Gr min =8 мкм            [3]

Максимальное значение предельного зазора  Gr max =28 мкм        [3]

 

Заклинивание не произойдёт, так как Grпос не превышает Gr max

 

3.6. Шероховатость посадочных мест  под подшипники

 

Шероховатость поверхности [3]:

- посадочной поверхности вала под кольцо подшипника Ra=1,25 мкм;

 

- торцовой поверхности корпуса  заплечника Ra=2,5 мкм и заплечника  вала                           Ra=1,25 мкм;

 

- посадочной поверхности корпуса  под кольцо подшипника Ra=1,25 мкм

 

3.7. Допуски формы и расположения посадочных поверхностей

 

Допуск круглости посадочной поверхности вала под кольцо подшипника – 4,0 мкм;

Допуск профиля продольного сечения посадочной поверхности вала под кольцо подшипника – 4,0 мкм;

Допуск круглости посадочной поверхности корпуса под кольцо подшипника – 9 мкм;

Допуск профиля продольного сечения посадочной поверхности корпуса под кольцо подшипника – 9 мкм.

Допуск торцевого биения заплечиков вала – 25 мкм;

Допуск торцевого биения заплечиков корпуса – 64 мкм.                 [3]

 

 

4 РЕШЕНИЕ ЛИНЕЙНЫХ РАЗМЕРНЫХ ЦЕПЕЙ

 

4.1 Решение линейных размерных  цепей методом полной взаимозаменяемости

 

Для катка опорного строится линейная размерная  цепь относительно замыкающего звена мм. Диаметр подшипника 90 мм.

 

 

 

Из чертежа узла определяем номинальные размеры звеньев.

 

Определяем среднее число единиц допуска размерной цепи:

 

В соответствии с полученным значением определяем средний квалитет точности размерной цепи – 16 квалитет. Назначаем допуски на размер по 16-му квалитету:

 

Определяем допуск на размер :

.

 

Назначаем предельные размеры составляющих звеньев:

 

Определяем координаты середины полей допусков.

 

Из уравнения находим

Определяем предельные отклонения звена .

В итоге

. 

4.2 Решение линейных размерных  цепей вероятностным методом

 

Определяем среднее количество единиц допуска в размерной цепи

Этому значению соответствует 17 квалитет точности. Назначаем допуски на размеры по 17-му квалитету:

Определяем допуск на размер :

.

Назначаем предельные размеры составляющих звеньев:

Определяем координаты середины полей допусков.

Из уравнения находим

Определяем предельные отклонения звена .

В итоге . 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

В результате выполнения курсовой работы был произведен выбор и расчет посадок методом аналогии и расчетным методом, выбор и расчет посадок подшипников качения. Для механизма привода дискового ножа был произведен расчет размерной цепи методами полной взаимозаменяемости и вероятностным методом.

 

ЛИТЕРАТУРА

 

1. ЕСДиП25346-89

2. РД 50-98-86

3. ГОСТ 24810-81

4. ГОСТ 23360-78

5. ГОСТ 18360-73

6. ГОСТ 8338 – 71

7. ГОСТ 24705-81

8. Стандартизация, метрология, взаимозаменяемость: метод. пос. / К.В.Сашко [и др.]. – Минск : БГАТУ, 2006. – 148 с.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ